專利名稱：改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備以及投影圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，例如單芯片投影設(shè)備。
背景技術(shù)：
單芯片投影設(shè)備由燈和反射器以及被稱為中繼光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)組件組成，該光學(xué)組件接收燈-反射器組合的光。
中繼光學(xué)系統(tǒng)的輸出被投射入被稱為“全內(nèi)反射棱鏡，，(TIR棱鏡)的棱鏡中，該棱鏡將燈發(fā)出的光投射到“數(shù)字反射鏡器件”(DMD)等光閥元件上。
所述DMD按照設(shè)計(jì)在其上的數(shù)字圖形(例如視頻圖像信號(hào))來反射光，并且將該光圖形反射回TIR棱鏡中，該TIR棱鏡繼而引導(dǎo)該光通過投影透鏡光學(xué)系統(tǒng)，并到達(dá)屏幕上。
在燈和中繼光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)置有包含例如紅色、綠色和藍(lán)色(RGB)濾色鏡等彩色濾色鏡的旋轉(zhuǎn)色盤。
由于彩色視頻圖像由例如紅色、綠色和藍(lán)色分量構(gòu)成，并且僅有一個(gè)單光閥元件，因此色盤和光閥元件的組合利用觀眾眼睛的反應(yīng)時(shí)間將圖像的RGB分量重組在屏幕上。
色盤的轉(zhuǎn)動(dòng)與光閥元件的RGB順序同步。
當(dāng)光閥元件顯示圖像的紅色部分時(shí)，色盤利用紅色濾色鏡過濾燈的光，僅將紅色光投射在光閥元件上，由此將圖像的紅色分量的信息投影在屏幕上。對(duì)綠色和藍(lán)色分量也同樣，由此通過對(duì)色彩信息進(jìn)行排序來得到完全組合的彩色圖像。這個(gè)過程被稱為色彩排序(colorsequencing)。
直到現(xiàn)在，這種單光閥投影設(shè)備使用的都是在點(diǎn)燃的同時(shí)具有超高壓的超高壓(UHP)燈。
這種UHP燈非常緊湊，具有純水銀填充物，并且利用交流電流(AC)驅(qū)動(dòng)。
這種UHP燈的缺點(diǎn)在于它們受功率限制，并且具有較低的光輸出。
為了使任何光閥投影設(shè)備都具有更高的光輸出，通常使用氙氣燈。
它們都是利用直流電流驅(qū)動(dòng)的高壓燈。
這些氙氣燈的缺點(diǎn)在于它們的尺寸以及它們非常昂貴并且在非工作條件下也要放置在高壓中的事實(shí)，這使得這些氙氣燈難以用于小型的單芯片光閥投影設(shè)備。
可以用于這種光閥投影設(shè)備的另一種類型的燈是交流金屬鹵化物燈。
這種交流金屬鹵化物燈包括具有電弧腔的玻璃燈泡和位于所述玻璃燈泡內(nèi)的水銀和重金屬混合物的組合物，并且在所述電弧腔中相互隔開一定距離并在其間形成空隙地設(shè)置有兩個(gè)電極。
這些燈在非工作條件下具有低壓，從而使得它們操作起來比較安全。
使用這種交流金屬鹵化物燈的缺點(diǎn)在于這種燈的特征在于具有包含兩個(gè)相互遠(yuǎn)離的交變熱點(diǎn)的相對(duì)較長的電弧，這意味著從這種交流金屬鹵化物燈發(fā)出的光在較大的表面上傳播，因此由于單光閥相對(duì)較小而降低了所發(fā)出的光的亮度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種沒有上述以及其它缺點(diǎn)的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，包括金屬鹵化物燈，利用直流電流(DC)驅(qū)動(dòng)；中繼光學(xué)系統(tǒng)，由光學(xué)組件組成；單光閥元件；旋轉(zhuǎn)的色盤，位于所述金屬鹵化物燈和中繼光學(xué)系統(tǒng)之間，并且包含至少兩個(gè)不同的彩色濾色鏡；用于按規(guī)則的時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)流過金屬鹵化物燈的電流的上升的裝置；以及使所述色盤的轉(zhuǎn)速與光閥元件生成不同彩色分量的順序相同步、從而使特定的彩色濾色鏡在所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的通過與流過金屬鹵化物燈的電流的上升相一致、并且與光閥元件對(duì)相對(duì)應(yīng)的圖像分量的投影相一致的裝置。
在色盤的一個(gè)彩色濾色鏡通過的同時(shí)，光輸出上升，從而導(dǎo)致該投影設(shè)備的光輸出的色溫按照光輸出上升時(shí)濾色鏡的色彩以及上升的強(qiáng)度而變化。
這在例如當(dāng)使用缺少紅色的UHP燈時(shí)尤其有利，在這種情況下，可以在紅色濾色鏡通過的同時(shí)使流過該燈的驅(qū)動(dòng)電流上升。
在本發(fā)明的單光閥投影設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)所述彩色濾色鏡是白色濾色鏡，并且所述白色濾色鏡在所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的過程與流過金屬鹵化物燈的電流的所述上升同步、并與光閥元件對(duì)白色圖像分量的投影同步。
這種改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備可以通過在白色濾色鏡通過所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的過程中使DC驅(qū)動(dòng)的金屬鹵化物燈的電源脈沖化，來增加光輸出，因此它可以使安全的直流金屬鹵化物燈與投影用途的投影設(shè)備的高的整體屏幕光輸出相結(jié)合。
事實(shí)上，該金屬鹵化物燈由直流電流驅(qū)動(dòng)，從而產(chǎn)生僅具有一個(gè)位于燈的電極上的熱點(diǎn)的電弧，并且由于這種DC金屬鹵化物燈僅需要用于實(shí)現(xiàn)同樣光輸出的AC金屬鹵化物燈的一半功率，因此形成更高的光輸出。
根據(jù)本發(fā)明，在固定時(shí)刻使電源上升、更具體地說使流過燈的驅(qū)動(dòng)電流上升，從而產(chǎn)生光輸出的峰值。
利用所述同步裝置以下述方式使色盤的轉(zhuǎn)速與燈的直流驅(qū)動(dòng)電流的所述上升的頻率同步使電流上升的定時(shí)、白色圖像分量的投影時(shí)刻以及白色濾色鏡通過所述金屬鹵化物燈前面的時(shí)刻同步，由此暫時(shí)使燈的光輸出增加，從而使該設(shè)備的整體光輸出增加。
本發(fā)明還涉及一種利用單光閥投影設(shè)備來投影圖像的方法，該單光閥投影設(shè)備包括燈；中繼光學(xué)系統(tǒng)，由光學(xué)組件組成；單光閥元件；旋轉(zhuǎn)的色盤，位于所述燈和中繼光學(xué)系統(tǒng)之間，并且包含至少兩個(gè)不同的彩色濾色鏡；其中所述方法使用由直流電流驅(qū)動(dòng)的金屬鹵化物燈，并且該方法包括以下步驟使流過所述燈的驅(qū)動(dòng)電流規(guī)則上升；以及使特定的彩色濾色鏡在所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的通過與流過金屬鹵化物燈的驅(qū)動(dòng)電流的所述上升同步、并與光閥元件對(duì)相對(duì)應(yīng)的圖像分量的投影同步。


為了更好地說明本發(fā)明的特征，以下參考附圖將本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式以及利用這種改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備投影圖像的方法作為不具有任何限定性特征的例子進(jìn)行說明。其中圖1概略地表示出本發(fā)明的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備；圖2表示金屬鹵化物燈的電源的上升頻率與色盤的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
圖1概略地表示出改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備1，它包括沒有示出的殼體，在該殼體中設(shè)置有金屬鹵化物燈2。
所述燈2主要以傳統(tǒng)方式形成，包括玻璃燈泡3，玻璃燈泡3封閉有電弧腔4和相互離開一定距離從而在其間限定出一個(gè)間隙地設(shè)置在所述電弧腔4中的兩個(gè)電極5。在所述燈泡3中設(shè)置有金屬鹵化物氣體，例如鹵化汞。
每個(gè)電極5設(shè)置有以電導(dǎo)體6的形式延伸到所述燈泡3外部的連接裝置。
在所述燈2的后面設(shè)置凹鏡7。
所述單光閥投影設(shè)備1還包括在圖1中概略表示的中繼光學(xué)系統(tǒng)8，該中繼光學(xué)系統(tǒng)8由光學(xué)組件、例如多個(gè)透鏡、濾色鏡或其它光學(xué)元件組成。
在這種情況下，所述設(shè)備1包括全內(nèi)反射(TIR)棱鏡9以及例如以數(shù)字反射鏡器件(DMD)的形式存在的單光閥元件10。
在所述中繼光學(xué)系統(tǒng)8和所述燈2之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)的色盤11，該色盤11包含至少兩個(gè)不同的彩色濾色鏡，并且在這種情況下包含紅色、綠色、藍(lán)色和白色(RGBW)濾色鏡。這些濾色鏡以如下方式實(shí)現(xiàn)例如，紅色濾色鏡僅讓紅光通過，相應(yīng)地，綠色、藍(lán)色和白色濾色鏡分別讓綠光、藍(lán)光和白光通過。
根據(jù)本發(fā)明，單光閥投影設(shè)備1設(shè)置有用于以規(guī)則的時(shí)間間隔使流過金屬鹵化物燈2的直流驅(qū)動(dòng)電流I上升的裝置。
所述單光閥投影設(shè)備1還設(shè)置有用于使所述色盤11的轉(zhuǎn)速與所述金屬鹵化物燈2的驅(qū)動(dòng)電流I的上升頻率同步并且與光閥元件10生成不同色彩分量的順序同步的同步裝置12。
在這種情況下，用于使提供給燈2的電源產(chǎn)生規(guī)則上升的所述裝置被結(jié)合在所述同步裝置12中。
所述同步裝置12被連接到所述燈2的導(dǎo)體6、旋轉(zhuǎn)的色盤11的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)13以及所述光閥元件10。
所述同步裝置12還被連接到例如以交流電源等的形式存在的電源14。
優(yōu)選在所述中繼光學(xué)系統(tǒng)8的后面設(shè)置透鏡15，但這一透鏡15也可以結(jié)合在所述中繼光學(xué)系統(tǒng)8中。
改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備1的運(yùn)行相當(dāng)簡(jiǎn)單，且如下所述。
電源14向同步裝置12供電，同步裝置12繼而通過所述導(dǎo)體6向所述燈2的所述電極5提供直流電流I。
由于燈泡3內(nèi)部金屬鹵化物的電離，在電極5之間產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致光輸出。
利用實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流的上升的所述裝置，以規(guī)則的時(shí)間間隔使流過金屬鹵化物燈2的驅(qū)動(dòng)電流I上升，從而導(dǎo)致所述燈2的光輸出周期性地增加，所述燈2的光被投射通過所述旋轉(zhuǎn)色盤11，并且如圖2所示，該色盤11與金屬鹵化物燈2的所述驅(qū)動(dòng)電流I的上升同步。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，同步裝置12使金屬鹵化物燈2的驅(qū)動(dòng)電流I的上升頻率與所述色盤11的例如頻率驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)13的轉(zhuǎn)速同步。
根據(jù)本發(fā)明，色盤11和金屬鹵化物燈2的驅(qū)動(dòng)電流I的上升之間的同步以以下方式實(shí)現(xiàn)在流過燈2的驅(qū)動(dòng)電流I上升的時(shí)刻，白色濾色鏡通過中繼光學(xué)系統(tǒng)8和燈2之間。
在通過所述濾色鏡之后，該光由中繼光學(xué)系統(tǒng)8接收，該中繼光學(xué)系統(tǒng)8繼而將該光投射到TIR棱鏡9中，該TIR棱鏡9將該光投影到光閥元件10上。
為了實(shí)現(xiàn)該光閥元件10在驅(qū)動(dòng)電流I上升、并且白色濾色鏡通過所述燈2和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)8之間的時(shí)刻投射白色圖像，利用同步裝置12使該光閥元件10與燈2的驅(qū)動(dòng)電流I的上升頻率同步。
由于在白色濾色鏡通過燈2前面的時(shí)刻光輸出增加并且恰好在該時(shí)刻投射白色圖像，從而投影設(shè)備1的光輸出整體增加。
該光信號(hào)被反射入TIR棱鏡9，并且向后又反射入中繼光學(xué)系統(tǒng)8，該中繼光學(xué)系統(tǒng)8最后將該光投射穿過投影透鏡15，該投影透鏡15將光投射在屏幕、墻壁或其它任何適合用于該目的的介質(zhì)上。
在燈2的驅(qū)動(dòng)電流I的兩次連續(xù)上升之間，存在一個(gè)時(shí)間間隔A，在該時(shí)間間隔A中，與驅(qū)動(dòng)電流I上升的時(shí)刻相比，光輸出減少。
在這些時(shí)間間隔A內(nèi)，紅色、綠色和藍(lán)色濾色鏡通過金屬鹵化物燈2和中繼光學(xué)系統(tǒng)8之間，并且光閥元件10分別顯示出圖像的紅色、綠色和藍(lán)色部分。
由于彩色視頻圖像由紅色、綠色和藍(lán)色分量構(gòu)成，并且僅存在一個(gè)單光閥元件10，因此色盤11和光閥元件10的組合利用觀眾眼睛的反應(yīng)時(shí)間來將圖像的RGB分量重組在屏幕上，由此通過對(duì)色彩信息進(jìn)行排序來得到完全組合的彩色圖像。
在本發(fā)明的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備1的這種實(shí)施方式中，所述金屬鹵化物燈2是鹵化汞燈。但不排除使用其它類型的金屬鹵化物燈。
根據(jù)本發(fā)明，可以在所述色盤11上設(shè)置例如順時(shí)針方向顯示RGBWRGBW順序的任意數(shù)量的彩色濾色鏡。這一變形的主要優(yōu)點(diǎn)在于所述色盤11可以以所述第一實(shí)施方式的一半速度轉(zhuǎn)動(dòng)，這種情況下意味著色盤11可以以與燈2的驅(qū)動(dòng)電流I的上升頻率相同的頻率旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，也可以向所述色盤11提供一個(gè)或多個(gè)青色、品紅、黃色和白色濾色鏡(CMYW)，同時(shí)所述光閥元件分別針對(duì)青色、品紅、黃色和白色圖像生成彩色分量，由此光輸出也以規(guī)則的時(shí)間間隔上升。
在一種特殊的實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)13通過傳動(dòng)裝置與所述色盤11連接。這使得電動(dòng)機(jī)13或色盤11以降低的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，也可以在色盤11的彩色濾色鏡中的一個(gè)通過光束的同時(shí)，使燈2的驅(qū)動(dòng)電流I上升。
其結(jié)果是投影設(shè)備1的光輸出的色溫將按上述上升產(chǎn)生時(shí)濾色鏡的顏色以及上升的強(qiáng)度而改變。
例如當(dāng)使用缺少紅色的UHP燈時(shí)，這可能是有利的，在這種情況下，可以在紅色濾色鏡通過的同時(shí)使燈輸出上升。
顯然，本發(fā)明并不限于使用反射型光閥元件，也可以使用透射型光閥元件。
本發(fā)明決不限于以上描述并在附圖中表示的實(shí)施例，只要不脫離本發(fā)明的范圍，可以以不同的方式實(shí)現(xiàn)這種改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備以及利用這種改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備來投影圖像的方法。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，包括金屬鹵化物燈，利用直流電流(DC)驅(qū)動(dòng)；中繼光學(xué)系統(tǒng)，由光學(xué)組件組成；單光閥元件；旋轉(zhuǎn)的色盤，位于所述金屬鹵化物燈和中繼光學(xué)系統(tǒng)之間，并且包含至少兩個(gè)不同的彩色濾色鏡；用于按規(guī)則的時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)流過金屬鹵化物燈的電流的上升的裝置；以及使所述色盤的轉(zhuǎn)速與光閥元件生成不同彩色分量的順序相同步、從而使特定的彩色濾色鏡在所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的通過與流過金屬鹵化物燈的電流的上升相一致、并且與光閥元件對(duì)相對(duì)應(yīng)的圖像分量的投影相一致的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，其中至少一個(gè)所述彩色濾色鏡是白色濾色鏡，并且所述白色濾色鏡在所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的通過與流過金屬鹵化物燈的電流的所述上升同步、并與光閥元件對(duì)白色圖像分量的投影同步。
3.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，其中所述色盤包含至少四個(gè)不同的彩色濾色鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，其中所述色盤設(shè)置有至少一個(gè)紅色、一個(gè)綠色、一個(gè)藍(lán)色和一個(gè)白色濾色鏡。
5.如權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，其中所述色盤設(shè)置有至少一個(gè)青色、一個(gè)品紅、一個(gè)黃色和一個(gè)白色濾色鏡。
6.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，其中所述光閥元件由數(shù)字反射鏡器件組成。
7.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，其中所述色盤設(shè)置有以電動(dòng)機(jī)的形式存在的驅(qū)動(dòng)裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，其中所述電動(dòng)機(jī)是頻率驅(qū)動(dòng)的。
9.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，其中在所述中繼光學(xué)系統(tǒng)和所述光閥元件之間設(shè)置全內(nèi)反射(TIR)棱鏡。
10.一種利用單光閥投影設(shè)備投影圖像的方法，該單光閥投影設(shè)備包括燈；中繼光學(xué)系統(tǒng)，由光學(xué)組件組成；單光閥元件；旋轉(zhuǎn)的色盤，位于所述燈和中繼光學(xué)系統(tǒng)之間，并且包含至少兩個(gè)不同的彩色濾色鏡；其中所述方法使用由直流電流驅(qū)動(dòng)的金屬鹵化物燈，并且該方法包括以下步驟使流過所述燈的驅(qū)動(dòng)電流規(guī)則上升；以及使特定的彩色濾色鏡在所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的通過與流過金屬鹵化物燈的驅(qū)動(dòng)電流的所述上升同步、并與光閥元件對(duì)相對(duì)應(yīng)的圖像分量的投影同步。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中至少一個(gè)所述濾色鏡是白色濾色鏡，并且驅(qū)動(dòng)電流的所述上升與所述白色濾色鏡在所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的通過同步、并與光閥元件對(duì)白色圖像分量的投影同步。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中使用設(shè)置有紅色、綠色、藍(lán)色和白色濾色鏡的濾色鏡。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中使用設(shè)置有青色、品紅、黃色和白色濾色鏡的濾色鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的單光閥投影設(shè)備，包括金屬鹵化物燈，利用直流電流(DC)驅(qū)動(dòng)；中繼光學(xué)系統(tǒng)，由光學(xué)組件組成；單光閥元件；旋轉(zhuǎn)的色盤，位于所述金屬鹵化物燈和中繼光學(xué)系統(tǒng)之間，并且包含至少兩個(gè)不同的彩色濾色鏡；用于按規(guī)則的時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)流過金屬鹵化物燈的電流的上升的裝置；以及使所述色盤的轉(zhuǎn)速與光閥元件生成不同彩色分量的順序相同步、從而使特定濾色鏡在所述金屬鹵化物燈和所述中繼光學(xué)系統(tǒng)之間的通過與流過金屬鹵化物燈的電流的上升相一致、并且與光閥元件對(duì)相對(duì)應(yīng)的圖像分量的投影相一致的裝置。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1834776SQ20061005922
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者比德·格萊茲, 尼克·庫里爾 申請(qǐng)人:巴庫股份有限公司